AFM: 新型取向脂肪族酮基液晶聚合物电解质，用于高压固态锂金属电池

文章总结

较低的室温离子电导率和界面不相容性严重阻碍了聚合物电解质在锂金属电池中的进一步应用。在此，通过在三甘醇二甲醚（G3）和锂盐（双（三氟甲磺酰）亚胺锂，LiTFSI）存在的条件下，使液晶单体（FPZ-LC，FL）与 N, N'- 亚甲基双丙烯酰胺（MBA，M）在纤维素纳米纤维（CNF）上原位热聚合，制备了一种新型的剪切取向（SO）脂肪族酮羰基类液晶复合固体聚合物电解质（FL7M3@CSPESO）。酮羰基的高极性提高了锂盐的解离能力，高度取向的液晶提供了快速的离子传输通道。因此，FL7M3@CSPESO 在 30℃时实现了 10⁻⁴ S cm⁻¹ 的离子电导率和 0.52 的锂离子迁移数（tLi⁺）。此外，原位形成的稳定界面层有效地抑制了锂枝晶的生长。组装的 Li/FL7M3@CSPESO/Li 电池在 0.05 mA cm⁻² 的电流密度下（30 ℃）能够稳定运行超过 5500 小时。令人印象深刻的是，组装的 Li/FL7M3@CSPESO/NCM811 电池在 0.05 C 的倍率和 4.4 V 的电压下（−5℃）可实现长达 1200 小时的长期循环，容量保持率为 92%。这项工作不仅突显了脂肪族酮羰基和高度取向液晶在提高离子传输能力方面的优势，还为适用于低温和高压固态锂电池的先进聚合物电解质提供了一种设计策略。

图文简介

通过原位聚合技术原位构建柔性增强取向的酮羰基类液晶聚合物电解质的快速离子传输通道并形成界面相的示意图

聚合物电解质中液晶的取向

FL7M3@CSPESO的表征

离子传输动力学分析

在零下 5 摄氏度下进行的电池循环稳定性测试以及相应的界面层分析

论文信息

通讯作者：Xiaoyi Li, Liaoyun Zhang

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